CN102562819A - 用于空气机中的推力和轴颈空气轴承冷却的推力轴承轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于空气机中的推力和轴颈空气轴承冷却的推力轴承轴，具体地，一种推力轴承轴具有径向放大的推力盘以被安装在空气循环机中的两个静止壳体表面之间。推力轴承轴的第一部分从推力盘的一个面延伸。第二部分从推力盘的相对的第二面延伸。第二部分具有密封肋以及六个孔。密封肋相比孔离推力盘更近。从第二部分的端部到孔的中心的距离相比从第二部分的该端部到推力盘的第二面的距离的比率在0.20和0.22之间。另外，公开了一种包括该推力轴承轴的空气循环机以及一种将该推力轴承轴组装到空气循环机中的方法。

Description

用于空气机中的推力和轴颈空气轴承冷却的推力轴承轴
技术领域
本申请涉及被合并到空气循环机中的推力轴承轴，该空气循环机包括涡轮机和涡轮机驱动的压缩机转子。
背景技术
空气循环机是已知的，并且可包括由涡轮机驱动的压缩机转子。来自压缩机的被压缩空气向下游行进越过涡轮机转子，驱动涡轮机转子，以进而使压缩机转子旋转。
通常，空气轴承支撑涡轮机和压缩机转子。在一个已知的空气轴承中，冷却空气被带入轴承冷却入口。空气沿推力轴承表面行进，然后在轴和各种壳体部分之间行进。推力轴承表面与随着轴旋转的盘隔开。该轴随着涡轮机和压缩机转子旋转。
推力轴承表面位于盘的轴向侧上。空气沿那两个表面行进。盘的一侧上的空气沿轴的外周边行进，而盘的相对侧上的空气进入轴内的孔中。
发明内容
一种推力轴承轴包括主体，其具有径向放大的推力盘以被安装在空气循环机中的两个静止壳体表面之间，并提供推力轴承表面。所述推力轴承轴的第一部分从所述推力盘的第一面延伸。所述推力轴承轴的第二部分从所述推力盘的相对的第二面延伸。所述第二部分具有密封肋以及六个孔，所述六个孔穿过所述推力轴承轴的主体延伸到空心内部。所述密封肋相比所述孔离所述推力盘更近。从所述第二部分的远离所述推力盘的端部到所述孔的中心的距离相比从所述第二部分的所述端部到所述推力盘的所述第二面的距离的比率在0.20和0.22之间。
另外，公开了一种包括该推力轴承轴的空气循环机以及一种将该推力轴承轴组装到空气循环机中的方法。
通过以下说明书和附图可以最好地理解本发明的这些和其它特征，其下面是简要说明。
附图说明
图1A示出了包括推力轴的空气机的示意图。
图1B是轴向推力轴承表面的细节。
图2是推力轴的透视图。
图3是穿过推力轴的一部分的剖面图。
图4示出了推力轴的多个尺寸细节。
具体实施方式
如图1A所示，空气循环机20包括压缩机入口18，其向压缩机转子24输送空气。压缩机压缩空气并且将其朝向压缩机出口26输送。压缩机出口26可通到飞机空气供应系统。另外，压缩机出口26的一部分通入涡轮机入口28，并且驱动涡轮机转子30旋转。涡轮机的输出通到涡轮机出口19，并且也被用作飞机空气供应系统的一部分。
系杆17连接转子24和30，并且进一步连接到风扇转子32。
冷却空气入口35从涡轮机入口28获取空气，并且将其输送到腔室34中。该空气在壳体部分37上的推力轴承表面36和盘40之间轴向地行进。盘40是推力轴38的一部分。推力轴38（也被称为推力轴承轴38）还具有位于盘40的一侧上的向前延伸部分54，其被接收在主轴121中的表面120内。推力轴38还延伸到多个密封肋60，其密封在壳体37的一部分上。多个孔50轴向地超过密封肋60。空气沿两个推力轴承表面36行进，并且空气的一部分向右延伸（如图1所示）并沿轴颈轴承42延伸。其他空气向左侧行进并沿轴颈轴承41行进。沿轴颈轴承42行进的空气到达孔200，并且可进入推力轴38的内部52，然后从孔50出来并到达出口300。孔的尺寸有助于控制经过两个路径的空气的相对体积。
推力轴38具有部分110，其将较小部分61连接到盘40。
如图1B所示，图1A的推力轴承表面36被限定在壳体37和褶皱轴承构件202之间。空气通道被限定在盘40和褶皱202之间。另外，另外的空气通路被限定在褶皱202和壳体37之间。
如图2所示，推力轴38具有盘40、部分110、包括孔50的较小部分61、以及肋60并延伸到端部108。如可意识到的，部分110定位在盘40和较小部分61之间。在某种意义上，部分110和61可被看作是轴38的从盘40一个面延伸的部分的“子部分”。如明显看出的，部分110具有比部分61更大的外径。
如图3所示，绕中心线C具有六个间隔60°的孔50，其穿过推力轴承轴38的主体延伸到空心内部52。部分61的中间表面分开孔50。在一个实施例中，孔50具有0.188英寸（0.478 cm）的直径D。另外，半径R1被限定到部分61的外周边。相比于现有技术，孔50相对更大。
图4示出了推力轴38的几个轴向长度。具体地，距离d1被限定在孔50的中心和端部108之间。距离d2可被限定在端部108和盘40的排成朝向孔50的面之间。
半径R2被限定到盘40的外周边。
在本发明的实施例中，d1为0.48英寸（1.22 cm）；d2为2.28英寸（5.79 cm）。R1为0.36英寸（0.91 cm），并且R2为1.31英寸（3.33 cm）。
在实施例中，D与R1的比率在0.508和0.537之间。D与R2的比率在0.140和0.147之间。d1与d2的比率在0.20和0.22之间。
在一种组装空气循环机的方法中，推力轴38被固定到轴121，例如通过将轴中的一个放置在液氮中以缩小其尺寸或者加热另外的轴。然后，使得向前延伸的部分54压配合或干涉配合在部分120中。系杆107固定几个转子以及所组合的轴121和38。
尽管已公开了本发明的实施例，但本领域普通技术人员会认识到在本发明的范围内可进行一定修改。为此，应研究所附权利要求以确定本发明的真实范围和内容。

Claims (11)

1.一种推力轴承轴，包括：
主体，其具有径向放大的推力盘以被安装在空气循环机中的两个静止壳体表面之间，并提供推力轴承表面；
所述推力轴承轴的第一部分，其从所述推力盘的一个面延伸；
所述推力轴承轴的第二部分，其从所述推力盘的相对的第二面延伸，并且所述第二部分具有密封肋以及六个孔，所述六个孔穿过所述推力轴承轴的主体延伸到空心内部，所述密封肋相比所述孔离所述推力盘更近；和
从所述第二部分的远离所述推力盘的端部到所述孔的中心的距离与从所述第二部分的所述端部到所述推力盘的所述第二面的距离的比率，所述比率在0.20和0.22之间。
2.如权利要求1所述的推力轴承轴，其中，所述孔的直径与所述推力轴承轴的第二部分在所述孔的位置处的半径的比率在0.508和0.537之间。
3.如权利要求2所述的推力轴承轴，其中，所述孔的直径与到所述推力盘的外周边的半径的比率在0.140和0.147之间。
4.如权利要求2所述的推力轴承轴，其中，所述第二部分包括两个子部分，第一子部分包括所述孔和所述密封肋，第二子部分位于所述第一子部分和所述盘之间，并且所述第二子部分具有比所述第一子部分更大的外径。
5.一种空气循环机，包括：
被固定成一起旋转的压缩机转子和涡轮机转子；和
空气轴承系统，所述空气轴承系统包括用于将空气供应到壳体内的入口，空气沿两个推力轴承表面流动通过所述壳体中的腔室，所述推力轴承表面被限定在壳体和推力轴承轴上的盘之间，所述推力轴承轴包括所述盘、所述推力轴承轴的第一部分从所述盘的一个面延伸，所述推力轴承轴的第二部分从所述盘的相对的第二面延伸，并且所述第二部分具有密封肋以及六个孔，所述六个孔穿过所述推力轴承轴的主体延伸到空心内部，所述密封肋相比所述孔离所述盘更近；和
从所述第二部分的远离所述盘的端部到所述孔的中心的距离与从所述第二部分的所述端部到所述盘的所述第二面的距离的比率，所述比率在0.20和0.22之间。
6.如权利要求5所述的空气循环机，其中，所述孔的直径与所述推力轴承轴的第二部分在所述孔的位置处的半径的比率在0.508和0.537之间。
7.如权利要求6所述的空气循环机，其中，所述孔的直径与到所述盘的外周边的半径的比率在0.140和0.147之间。
8.如权利要求6所述的空气循环机，其中，所述第二部分包括两个子部分，第一子部分包括所述孔和所述密封肋，第二子部分位于所述第一子部分和所述盘之间，并且所述第二子部分具有比所述第一子部分更大的外径。
9.如权利要求5所述的空气循环机，其中，轴颈轴承支撑所述壳体中的所述推力轴承轴，并且支撑所述壳体内的第二轴，空气沿所述推力轴承表面的每一个行进，然后沿所述轴颈轴承行进。
10.如权利要求9所述的空气循环机，其中，所述推力轴承轴的第一部分被固定到所述第二轴的端部。
11.一种将推力轴承轴组装到空气循环机中的方法，包括如下步骤：
提供推力轴承轴，所述推力轴承轴具有径向放大的推力盘以被安装在空气循环机中的两个静止壳体表面之间，所述推力轴承轴的第一部分从所述推力盘的一个面延伸，所述推力轴承轴的第二部分从所述推力盘的相对的第二面延伸，并且所述第二部分具有密封肋以及六个孔，所述六个孔穿过所述推力轴承轴的主体延伸到空心内部，所述密封肋相比所述孔离所述推力盘更近，从所述第二部分的远离所述推力盘的端部到所述孔的中心的距离与从所述第二部分的所述端部到所述推力盘的所述第二面的距离的比率在0.20和0.22之间；
将所述推力轴承轴插入壳体中，使得所述推力盘定位在壳体部分之间以限定所述推力轴承表面；以及
将所述推力轴承轴的第一部分固定到第二轴的端部。
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